[論文レビュー] SoK: Cross-Domain MEV

Conor McMenamin|arXiv (Cornell University)|Aug 8, 2023

Auction Theory and Applications被引用数 7

ひとこと要約

この論文は、抽出可能な価値を内在的抽出可能価値と時間的抽出可能価値に分類することで、ブロックチェーン間でMEVを分析するための新規フレームワークを提示し、MEVを促進または緩和するプロトコルの体系的評価を可能にする。共有シーケンサーとオーダーフロー入札が、顕著な技術的障壁があるものの、最も有望な解決策であると特定され、RFQとバッチ決済が、価格発見の向上と検閲耐性を高めるためにMEVを低減する主要なメカニズムであると強調されている。

ABSTRACT

We examine the current state of the cross-domain world, with particular focus on the protocols being used/planned for use by multi-domain users. We build on existing frameworks for analyzing how MEV is extracted, while also adding a new categorization of intrinsic-extractable value vs. time-extractable value to describe how MEV is generated for an extractor. Together, this provides us with a framework with which we compare classes of protocols enabling cross-domain MEV, and the MEV occurring within these classes. We analyze each protocol class separately and compare current implementations to an ideal functionality for each. We primarily focus on analyzing the MEV mitigations that these protocols provide, both now, and into the future. In each case, we also outline the technical barriers that current protocol implementations face. With this methodology, we identify sequencers and order-flow auctions as cross-domain protocols with the greatest potential to mitigate MEV, but also as protocols with some of the biggest technical barriers.

研究の動機と目的

• 新興のブロックチェーンプロトコルにおけるブロックチェーン間MEVの分析を体系化すること。
• 特に実用的応用に不適切な抽象的すぎる形式的定式化に起因する、行動可能なフレームワークの欠如に応えること。
• ブリッジ、バッチ入札、RFQなど、異なるプロトコルが抽出可能価値をどのように生成または低減するかを評価すること。抽出可能価値のメカニズムと価値の源に焦点を当てる。
• MEV低減のための理想的な機能を特定し、それらと現在の実装を比較することで、技術的障壁を明らかにすること。
• ブロックチェーン間MEVにおける検閲耐性、分散性、プロトコル設計に関する未解決の課題を提示することで、今後の研究を導くこと。

提案手法

• MEVを二重に分類：オンチェーン状態と取引順序に起因する内在的抽出可能価値、およびオフチェーン信号とタイミング的優位性に起因する時間的抽出可能価値。
• このフレームワークを、共有シーケンサー、オーダーフロー入札、ブリッジ、RFQなど12のプロトコルクラスに適用し、MEV生成およびMEV低減特性を評価。
• 現在のプロトコル実装を理想的な機能と比較し、分散性、検閲耐性、MEV低減の分野におけるギャップを同定。
• MEV抽出および再分配の基盤として、プロポーザー・ビルダー分離（PBS）とオーダーフロー入札モデルを用いる。
• ブリッジの鍵保持者における信頼仮定、バッチ決済におけるライブネスリスク、ブロックチェーン間連携における遅延制約といった技術的障壁を評価。
• Flashbots や PBS といった既存のMEV研究の知見を統合しつつ、MEVがマルチチェーン連携によって拡大する文脈に拡張する。

Figure 1: A representation of how the expected extractable value of transaction/protocol states with the same intrinsic-extractable value at expiration is increasing in the time until expiration. This is analogous to the time-value of options in traditional finance [ 5 ] . The exact expected extract

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 ブロックチェーン間の環境において、MEVをどのように体系的に分類できるか。特に、順序に起因する価値とオフチェーン信号に起因する価値をどのように区別できるか。
• RQ2 共有シーケンサーやオーダーフロー入札、RFQといったブロックチェーン間プロトコルの中で、MEV低減に最も効果的なものは何か。また、それらに内在する技術的制限は何か。
• RQ3 ブリッジやバッチ入札といった既存のプロトコルは、内在的MEVを排除しつつ分散性とライブネスを維持できるように再設計可能か。
• RQ4 第三者のバリデーターや鍵保持者に対する信頼仮定は、特にブロックチェーン間ブリッジにおいてMEV攻撃を可能にする役割を果たすか。
• RQ5 将来のプロトコル設計は、マルチチェーン環境におけるスケーラビリティ、検閲耐性、経済的効率性とMEV低減をどのようにバランスさせるか。

主な発見

• 共有シーケンサーやオーダーフロー入札は、顕著な技術的障壁（ライブネスリスク、信頼仮定など）があるものの、ブロックチェーン間MEV低減において最も有望なプロトコルと特定された。
• ブリッジは、メッセージ検証に信頼できる第三者に依存するため、内在的MEVの主要な発生源となっており、順序付け攻撃や脆弱性にさらされやすい。
• Hashflow や ODOS といったRFQベースのシステムは、即時的で見積もり駆動の取引を可能にすることで、内在的MEVを排除できるが、活発な市場参加者に依存しており、自動市場メイカーとは完全に互換性がない。
• バッチ決済プロトコル（例：バッチ入札を介して）は、同期的かつ競争的な実行を可能にすることで、時間的抽出可能価値を低減するが、連携に失敗した場合のライブネスリスクを伴う。
• 検閲耐性があり分散化されたプロトコルの理想的な機能は、実際にはシーケンサーや流動性提供者といった主要コンponentの中央集権化によって、しばしば実現されない。
• 特に高頻度でマルチチェーン環境が関与する状況において、信頼性が高く、スケーラブルで検閲耐性のあるブロックチェーン間MEV低減システムを構築するという未解決の課題が残っている。